As galáxias passam por uma longa e estranha viagem pela teia cósmica à medida que crescem e evoluem. Acontece que as vizinhanças onde passam algum tempo na viagem mudam a sua evolução, e isso afecta a sua actividade de formação estelar e altera o seu conteúdo de gás.
O astrônomo Gregory Rudnick, da Universidade do Kansas, recebeu uma bolsa para seguir a trilha de crescimento galáctico e descobrir como a viagem altera a evolução de uma galáxia. Estas cidades estelares gigantes estão espalhadas por todo o Universo, disse Rudnick, explicando que tendem a agrupar-se em grandes conglomerados. Centenas de milhares deles agrupam-se nos maiores, enquanto os menores têm apenas alguns. No grande esquema das coisas, eles também podem fazer parte da estrutura filamentar chamada “teia cósmica”. Ou alguns podem estar relativamente isolados em vizinhanças galácticas de “baixa densidade”.
Como eles se agrupam e o que vivenciam ao se reunirem? É isso que Rudnick e seus colegas querem entender. “O objetivo principal deste projeto é compreender o impacto dos fatores ambientais na transformação das galáxias”, disse ele.
O Processo de Evolução da Galáxia
Como esses gigantes evoluem e crescem? Uma rápida olhada na história da nossa Via Láctea nos dá uma boa ideia da história geral. Começou a formar-se como uma nuvem de gás hidrogénio há cerca de 13 mil milhões de anos. A gravidade uniu as nuvens, dando início ao processo de formação estelar. Outras estruturas da galáxia – o núcleo, o disco plano, o halo – formaram-se em rápida sucessão. A Via Láctea infantil experimentou múltiplas colisões com outras pessoas ao longo de sua história. Ainda está canibalizando alguns hoje. Esse é mais ou menos o “resumo executivo” do crescimento galáctico.
Nossa Galáxia faz parte de uma coleção maior chamada Grupo Local, que faz parte do Superaglomerado de Virgem. A coleção de Virgem também faz parte de um grupo supostamente maior chamado Laniakea. E tudo isso faz parte da teia cósmica que define a estrutura cósmica em grande escala.
Como a viagem muda as galáxias
O grupo de Rudner planeja focar na “superestrada” de filamentos da teia cósmica, que conecta as regiões mais densas do Universo. A equipe se concentrará em como as galáxias reagem ao ambiente dentro dos filamentos à medida que são canalizadas para aglomerados. Essa viagem parece alterá-los à medida que atravessam a web.
“As galáxias seguem um caminho em direção a esses filamentos, experimentando pela primeira vez um ambiente denso antes de progredirem em grupos e aglomerados”, disse Rudnick. “Estudar galáxias em filamentos permite-nos examinar os encontros iniciais de galáxias com ambientes densos. A maioria das galáxias que entram nos ‘centros urbanos’ dos aglomerados fazem-no ao longo destas ‘superautoestradas’, com apenas um número mínimo a seguir rotas rurais que as levam para os aglomerados e grupos sem interagir muito com os seus arredores.”
Rastreando o Ciclo Bariônico
Rudner e sua equipe querem ver como as condições onde as galáxias se reúnem alteram os gases dentro e ao redor delas. Filamentos, campos, grupos e clusters têm ambientes diferentes. Cada uma dessas vizinhanças afeta o comportamento do gás. Os astrónomos pensam nestas mudanças em termos de um “ciclo bariónico”. Esse é um fenômeno complexo, na verdade. Ele descreve todas as maneiras pelas quais o gás é processado em densos aglomerados e filamentos da teia cósmica.
“O espaço entre as galáxias contém gás. Na verdade, a maioria dos átomos do universo está neste gás, e esse gás pode acumular-se nas galáxias”, disse Rudnick. “Este gás intergaláctico sofre uma transformação em estrelas, embora a eficiência deste processo seja relativamente baixa, com apenas uma pequena percentagem a contribuir para a formação de estrelas. A maioria é expulsa na forma de ventos fortes.”
Pense nas galáxias como motores de processamento de bárions, extraindo gás do meio intergaláctico e convertendo parte dele em estrelas. As populações estelares produzem elementos mais pesados à medida que evoluem. Eventualmente, todo o material acaba no espaço, junto com o gás, formando uma fonte que eventualmente cai de volta para a galáxia. Quando eles se movem para um ambiente mais denso, a pressão de sua passagem interrompe o ciclo bariônico. Ele remove o gás galáctico ou de alguma forma o priva da “coisa” necessária para formar novas estrelas. Isto tem acontecido nos centros dos clusters. “A perturbação afeta a ingestão e expulsão de gás pelas galáxias, levando a alterações nos seus processos de formação estelar”, disse Rudner. “Embora possa haver um aumento temporário na formação de estrelas, em quase todos os casos, isso eventualmente resulta num declínio na formação de estrelas.”
Rastreando Galáxias
Para seu trabalho de rastrear as longas e estranhas viagens que as galáxias fazem, Rudner e sua equipe irão vasculhar conjuntos de dados astronômicos do DESI, SÁBIO, e GALEX programas. Isto lhes dará acesso a cerca de 14.000 galáxias para estudar. Eles também obterão novas imagens de galáxias para estudar. Alunos da universidade, bem como de escolas secundárias selecionadas, também participarão do estudo.
A doação financia um curso de astronomia do ensino médio afiliado ao Siena College e estende um curso já oferecido na Lawrence High School, perto do campus Lawrence da KU. “Esses fundos estenderão a longevidade do programa de ensino médio até 2026”, disse Rudnick. “Em colaboração com fundos da KU, conseguimos comprar 11 MacBook Pros para a escola. Dado que os alunos apenas dispõem de iPads, que não são adequados para as atividades de investigação que necessitavam realizar, esta bolsa facilitou a aquisição de computadores que permitirão a sua investigação.”
Em última análise, o trabalho da equipa alargada deverá descobrir mais sobre a evolução a longo prazo das galáxias, começando no Universo primordial e estendendo-se até ao cosmos moderno. Além disso, revelará mais sobre a teia cósmica e os filamentos que constituem a estrutura em grande escala que define o Universo.
